传感器与智能检测技术应用课件 项目4 位移检测（三）电涡流式传感器及应用

项目四

位移检测传感器与智能检测技术应用一二学习目标知识目标：了解自感式、互感式、电涡流式、光栅、磁栅等传感器的基本原理，掌握各类传感器在检测中的应用。技能目标：掌握自感式、互感式、电涡流式、光栅、磁栅等传感器识别、选用和检测方法。素质目标：提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生沟通能力及团队协作精神。项目四

位移检测自感式传感器及其应用一三二互感式传感器及其应用三电涡流式传感器及其应用三四光栅式传感器及其应用三五磁栅式传感器及其应用三、电涡流式传感器及其应用传感器与智能检测技术应用电涡流式传感器利用电涡流效应，将非电量转换成阻抗的变化。三、电涡流式传感器及其应用1.电涡流式传感器工作原理电涡流传感器工作原理演示电涡流是块状金属导体处于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生的呈涡旋状的感应电流。电涡流效应是由于电涡流的产生必然要消耗一部分能量，使产生磁场的线圈阻抗发生变化的物理现象。电涡流式传感器：高频反射式、低频透射式三、电涡流式传感器及其应用电涡流式传感器的工作原理在金属导体上方放置一个线圈，当线圈中通以电流时，线圈的周围空间就产生了交变磁场H1，在金属导体内就会产生电涡流，由产生反向电磁场H2，由于H2与H1方向相反，H2抵消了部分原磁场H1，使导电线圈的阻抗发生了变化。1.电涡流式传感器工作原理图1电涡流式工作原理图怎样利用电涡流现象来测距离变化？三、电涡流式传感器及其应用在线圈前面放一块金属导体，电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是非接触磁性耦合。当高频电流施加在电感线圈上时，线圈产生的高频磁场作用于被测金属导体表面，形成电涡流，电涡流产生的磁场又反作用于线圈，从而改变了线圈的电感。电感量由线圈与金属导体的距离决定。通过测量电感量的变化就可确定电涡流传感器探头与金属板之间的距离。被测物的电导率越高，传感器灵敏度越高。2.高频反射式电涡流传感器三、电涡流式传感器及其应用低频透射式电涡流传感器：采用低频激励，贯穿深度较大，适合测量金属材料的厚度。其工作原理如右图所示。3.低频透射式电涡流传感器图2低频透射式电涡流传感器被测金属板是如何影响电感？二、互感式传感器及其应用4.电涡流传感器的测量电路图4电桥测量电路电感线圈的阻抗变化还要通过后续的测量电路转换为容易测量的电压的变化。常用的测量电路有以下三种。（1）电桥测量电路输出电压是如何反映被测量的变化？二、互感式传感器及其应用4.电涡流传感器的测量电路图5定频调幅测量电路电感线圈的阻抗变化还要通过后续的测量电路转换为容易测量的电压的变化。常用的测量电路有以下三种。（2）定频调幅测量电路指示表是如何反映被测量的变化？二、互感式传感器及其应用4.电涡流传感器的测量电路图6调频式测量电路原理

（3）调频式测量电路原理如右图所示。传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，由于电涡流的影响，L改变，导致振荡器频率改变。该频率可由数字频率计直接测量或通过频率电压变换后，再由电压表测得。指示表是如何反映被测量的变化？二、互感式传感器及其应用拓展：5.电感式接近开关图7各种电感式接近开关及应用电感式接近开关由三大部分组成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。二、互感式传感器及其应用拓展：5.电感式接近开关图8电感式接近开关应用在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则